Leta Hollingworthová se narodila jako nejstarší ze tří dcer v Nebrasce 25. května 1886. Leta se narodila jako první a následovaly ji další dvě holčičky, Ruth Elinor a Margaret Carley. Měla smutné a těžké dětství. Jejími rodiči byli Margaret Elinor Danley a John G. Stetter. Její matka zemřela při porodu bezprostředně po narození Margaret Carley a její otec opustil rodinu i s babičkou z matčiny strany, dokud Letě nebylo 12 let. V té době se znovu oženil, ale domácnost byla sužována alkoholismem.
V roce 1902 absolvovala Valentine High School. V šestnácti nastoupila na University of Nebraska. Kromě vynikajících čtyřletých studijních výsledků získala také vynikající pověst pro své tvůrčí psaní. Leta uvítala útěk na University of Nebraska, kde se seznámila se svým manželem Henrym Hollingworthem. Oba se zasnoubili během studia na University of Nebraska. V roce 1906 získala titul bakalářka umění spolu s diplomem státního učitele. Po svatbě Lety a Henryho se Leta přestěhovala do New Yorku, kde její manžel učil na Barnard College a začal absolvovat postgraduální studium na Columbia University. I když byla šťastně vdaná, prvních pár let v New Yorku bylo pro Letu Hollingworthovou těžkých. Vzhledem k tomu, že byla nyní vdaná, nemohla si zajistit učitelské místo. Zaměstnávala se domácími pracemi a psaním beletrie. Nebyla schopna publikovat své povídky. Nakonec se v roce 1911 podařilo vyčlenit nějaké peníze na školné pro Letu, aby mohla absolvovat nějaké postgraduální kurzy v oboru literatura.
Po získání magisterského titulu v oboru vzdělávání v roce 1913 začala Leta pracovat jako první psycholožka v rámci státní služby v New Yorku. Jejím úkolem bylo provádět Binetovy inteligenční testy, které se bez předchozích zkušeností rychle naučila dělat sama. V roce 1914 začala státní služba dohlížet na administraci těchto mentálních testů a stalo se nezbytným, aby zkoušející skládali soutěžní zkoušky, aby byla stanovena způsobilost. Leta Hollingworthová byla nejlepší střelkyní a pracovala v nemocnici Bellevue, kde jí bylo později nabídnuto místo šéfky brzy zřízené psychologické laboratoře. Prováděla testování a dohlížela na psychologickou laboratoř v nemocnici Bellevue. Zatímco pokračovala v této pozici konzultační psycholožky, dokončila doktorskou práci na Kolumbijské univerzitě pod vedením Edwarda L. Thorndikea. Doktorát získala v červnu 1916; bylo jí nabídnuto místo učitelky pedagogické psychologie na Columbia Teacher’s College. Přijala ji a zůstala v této pozici po zbytek svého života. O pět let později byla citována v American Men of Science za své příspěvky k psychologii žen.
Leta Hollingworthová během své postgraduální práce zkoumala roli žen ve společnosti. V té době byly ženy považovány za méněcenné kvůli své biologii, ale Hollingworthová tento předpoklad zpochybnila a vyslovila hypotézu, že ženy jsou znevýhodněny kvůli zavedenému společenskému uspořádání mužské nadvlády. Zpochybnila také koncept vrozeného pudu mateřství a zpochybnila myšlenku, že ženy mohou najít uspokojení pouze prostřednictvím rození dětí. Odmítla také myšlenku, že touhy žen dosáhnout jiných oblastí, mimo manželství a rodinu, jsou nějak nenormální nebo nezdravé. Naznačila, že sociální a kulturní postoje spíše než biologické faktory mají vliv na to, aby se ženy nestaly plně přispívajícími členy společnosti (Benjamin & Shields citovaný v Schultz & Schultz, 2004).
Hollingworthová zkoumala svou hypotézu studiem mužů a žen, dospělých i kojenců. Zjistila, že kojenci vykazují malou variabilitu mezi pohlavími. Dospělí muži však vykazují větší variabilitu než ženy, a to v oblastech mentální defektnosti. To podpořilo její teorii, že variabilita mezi muži je dána jejich sociálním prostředím mnoha možností volby v životě, na rozdíl od žen, kterým byla dopřána pouze role hospodyňky.
Upozornila odborné a výchovné poradce, aby ženám neradili, že by měly omezit své aspirace na tehdy společensky přijatelné oblasti výchovy dětí a vedení domácnosti, kde je popřena významnost a viditelnost (Benjamin & Shields citovaný v Schultz & Schultz, 2004).
Leta Hollingworthová provedla rozsáhlý empirický výzkum hypotézy variability, myšlenky, že pro fyzické, psychické a emocionální fungování u žen je homogennější a průměrnější věková skupina než u mužů a prokázala menší variabilitu. Její výzkum v letech 1913 až 1916 se zaměřil na fyzické a senzoricko-motorické fungování a intelektuální schopnosti u různých subjektů; od kojenců, vysokoškolaček a mužů až po ženy během menstruačního období. Její data vyvrátila hypotézu variability a další představy o ženské méněcennosti. Doktorka Hollingworthová testovala percepční a motorické schopnosti a mentální schopnosti 23 žen a 2 mužů, aby vyvrátila teorii, že menstruační cyklus ženy znehybní. Zjistila, že menstruační cyklus nesouvisí s výkonnostními deficity ve percepčních a motorických schopnostech nebo v intelektuálních schopnostech, kde se dříve předpokládalo, že menstruační cykly jej ovlivňují.
Pokračovala v práci v Bellevue nejméně jeden den v týdnu a pomohla založit Klasifikační kliniku pro dospívající, kde později působila jako její psycholožka. Kromě pedagogických povinností na Kolumbijské univerzitě byla ředitelkou Školy pro výjimečné děti. Doktorka Hollingworthová, která se zabývala psychologií žen, dále prosazovala intelektuálně nadané děti a také zavedla termín nadaný či geniální pro intelektuálně nadřazené. Chtěla pro ně rozvíjet náročné vzdělávací příležitosti a provedla dvě longitudinální výzkumné studie, které vyvrcholily knihami Nadané děti (1926) a Děti nad 180 IQ (1942) a učebním plánem Evoluce běžných věcí pro nadané dítě.
Navzdory šíři a kvalitě svého výzkumu se jí nikdy nepodařilo získat podporu výzkumného grantu (Schultz & Schultz, 2004).
Aktivně se angažovala v hnutí za volební právo žen, vedla kampaň za volební právo žen a účastnila se průvodů a demonstrací v New Yorku (Schultz & Schultz, 2004). Leta Hollingworthová zemřela 27. listopadu 1939 na rakovinu břicha (Benjamin and Shields, 1990). Poslední publikaci Hollingworthové dokončil po její smrti její manžel Henry Hollingworth; vyšla v roce 1942. Kniha je založena na longitudinální studii dvanácti nadaných dětí (Benjamin and Shields, 1990). Podle Benjamina Hollingworthová zjistila, že mnoho výjimečných dětí trpělo problémy s přizpůsobením formy kvůli nedostatku intelektuální náročnosti a neobratné léčbě ze strany dospělých. Zjistila, že dospělí těmto dětem často nevěnovali tolik pozornosti, protože se věřilo, že jsou soběstačné.